高效液相色谱串联质谱测定染料的方法_史琪.pdf

纺织检测与标准（2022 No.6）检测技术高效液相色谱串联质谱测定染料的方法史 琪（上海天祥质量技术服务有限公司，上海 200237）摘要：介绍了一种关于纺织品中致癌致敏染料以及其他禁用染料的测试方法，通过甲醇超声萃取，PTFE过滤器过滤，使用HPLC-MS-MS仪器分析，采用多反应监测（MRM）正负离子模式，对样品进行分离定性及外标法定量。该方法前处理操作简单，灵敏性高，选择性好，精密度好，可以对低检出限值的染料进行准确确证。关键词：染料；液相色谱串联质谱；纺织品；萃取中图分类号：TS107文献标志码：A文章编号：2096-613X（2022）06-0022-05Method for determination of dyes by high performance liquid chromatography tandem massspectrometrySHI Qi()Interk Testing Services Shanghai Co.,Ltd.,Shanghai 200237,ChinaAbstract:A kind of test method for carcinogenic and sensitizing dyes and other prohibited dyes in textileswasintroduced.Byultrasonicextractionwithmethanol,filtrationwithPTFEfilter,analysiswithHPLC-MS-MS instrument,and multi-reaction monitoring(MRM)positive and negative ion mode,the samples wereseparatedandqualitativeandquantifiedbyexternalstandardmethod.Thepretreatmentmethodhastheadvantages of simple operation,high sensitivity,good selectivity and precision,and can accurately confirmthedyeswithlowdetectionlimit.Key words:dye;liquid chromatography tandem mass spectrometry;textiles;extraction收稿日期：2022-08-12作者简介：史琪（1991），女，硕士研究生，助理工程师，从事第三方检测工作。0前言我国不仅是合成染料生产大国，也是全球最大的合成染料消费国和需求国1，截至2020年末，我国染料行业表观消费量 59.66 万吨，较上年增加1.17万吨，同比增长2%，总体稳中有升。染料作为一种重要的工业原材料，广泛用于各种消费品生产，包括服装、鞋帽、食品包装、油墨、皮革和造纸等2。在这些应用领域中，染料绝大部分应用于各种纤维的着色，约占总产量的90%，其中分散染料和活性染料这两种染料产量约占总产量的75%。染料的应用越来越广泛，逐渐成为人们日常生活中的必需品，然而染料的安全性是不可忽视的重要问题，其中最严重的问题是染料的致癌性。致癌染料内容定义包括两项3：一项是偶氮类染料，在与人体皮肤接触时，由于人体新陈代谢产生了还原性物质，破坏了偶氮结构生成氨基，产生的芳香胺具有致癌性；另一项是在染料合成中，中间体芳香胺或者其同素异构体反应较慢或不完全，容易造成中间体的残留，形成了致癌性染料。建立纺织品中致癌致敏染料以及其他禁用染料的测试方法，对促进纺织业生态化发展和保护人体健康安全具有重大的意义。目前，其检测方法有高效液相色谱法（HPLC）4、高效液相色谱-质谱法（LC-MS）5、气相色谱-质谱法（GS-MS）5、高效液相色谱-串联质谱法（LC-MS-MS）6以及其他先进检测技术。其中，LC-MS-MS法凭借选择性高、灵敏度高、准确性高和速度快等优势7，在染料检测22DOI:10.19391/31-2117.2022.06.012高效液相色谱串联质谱测定染料的方法纺织检测与标准（2022 No.6）中受到国内外研究者的广泛关注和青睐。本文将建立分散染料及其他染料的高效液相色谱-串联质谱检测方法。该方法具有提取效果好、回收率高、检测限值低、范围大和杂质干扰少等特征8，能够对染料进行准确的定性和定量分析，符合欧洲标准指令。1试验部分1.1仪器设备与化学试剂1.1.1仪器设备高效液相色谱串联质谱仪，配有Triple Quad4500型电喷雾离子源；可超声控温水浴；具帽试管；容量为2 mL的注射器；孔径为0.45 m 的PTFE膜材过滤器。1.1.2化学试剂甲醇、乙腈（均为色谱级）；超纯水；乙酸铵；各种染料标准品。分别称取各染料标准品，溶于甲醇，可适当超声使其充分溶解，并定容为单标标准储备溶液；分别移取单标标准储备溶液，用甲醇定容，配制成2 mg/L的混合标准中间储备溶液；上机前，用甲醇与水体积比为1 1的溶液稀释，配制成质量浓度为0.02 mg/L、0.05 mg/L、0.10 mg/L、0.20 mg/L、0.40 mg/L的标准工作溶液。1.2样品处理准确称取0.50 g试样（精确至0.01 g），置于具帽试管中，准确加入7.5 mL甲醇，加塞密闭；置于超声波浴中70 提取30 min后，冷却至室温，用一次性注射器将样品溶液通过0.45 m PTFE过滤器过滤至样品小瓶中，用V（甲醇）V（水）=1 1的溶剂稀释10倍后进行LC-MS/MS分析。1.3仪器分析条件1.3.1色谱条件C18 型色谱柱，2.1 mm150 mm，3.5 m 粒径。流速0.3 mL/min；柱温40；流动相：A表示物质的量浓度为5 mmol/L乙酸铵水溶液；B表示乙腈；进样体积10 L；洗脱程序：02 min，95%A；210 min，95%2%A；1015 min，2%A；1515.1 min，2%95%A；15.120 min，95%A，停止。1.3.2质谱条件ESI离子源，离子源温度500，电压4 500 V，检测模式为多反应监测正负离子模式（MRM），染料化合物质谱离子及其他仪器参数见表1。表1各个染料化合物质谱离子及其他仪器参数化合物名称分散蓝1分散蓝1-1分散蓝102分散蓝102-1分散蓝106分散蓝106-1分散蓝124分散蓝124-1分散蓝26分散蓝26-1分散蓝35A分散蓝35B分散蓝35B-1分散蓝3分散蓝3-1分散蓝7分散蓝7-1分散棕1分散棕1-1分散橙1分散橙1-1分散橙11分散橙11-1分散橙149分散橙149-1分散橙3分散橙3-1分散橙37分散橙37-1分散红1分散红1-1分散红11分散红11-1分散红17分散红17-1分散黄49m/z母离子268.9268.9366.1366.1336.0336.0378.1378.1299.1299.1285.0299.0299.0297.1297.1359.1359.1433.0433.0319.1319.1238.1238.1459.0459.0243.1243.1392.0392.0315.1315.1269.0269.0345.1345.1375.1子离子107.1160.8208.2147.0178.3118.0220.2160.0284.2267.1269.9284.2267.1252.2235.0283.0314.0197.1153.1169.3181.0165.2167.2398.9417.0150.192.1351.1133.1134.2255.2226.2254.1164.1177.1238.3电压/V去簇1101105656616171711101001051201205656616176766161767690904141515156567171767646入口1101105656616171711101001051201205656616176766161767690904141515156567171767646碰撞气1010554.54.59.59.510101010103.54.5558.58.54.54.53.53.510105510104.54.54.54.53.53.54.5碰撞室出口212144444444182020444444444423234444444444423纺织检测与标准（2022 No.6）续表1各个染料化合物质谱离子及其他仪器参数化合物名称分散黄49-1碱性紫1碱性紫1-1碱性紫3碱性紫3-1分散黄23分散黄23-1分散紫1分散紫1-1分散紫93分散紫93-1分散紫93-2直接红28直接红28-1直接黑38直接黑38-1直接棕95直接棕95-1分散黄64分散黄64-1分散黄64-2m/z母离子375.1358.2358.2372.3372.3303.2303.2239.1239.1479.1479.1481.2651.1651.1736.1736.1356.5356.5366.0368.0368.0子离子208.1342.2226.2356.3340.377.150.0239.1166.2191.3206.3191.281.0152.0672.3356.791.9274.9366.1368.080.8电压/V去簇4611111110110151517171767676-160-160-160-160-75-75-65-60-60入口4611111110110151517171767676-160-160-160-160-75-75-65-60-60碰撞气4.5335.55.5551010101010-10-7-14-14-10-10-10-10-10碰撞室出口44444441313131313-13-13-15-15-10-10-14-14-142结果与讨论2.1溶剂选择目前，国内外大部分法规及标准使用的溶剂均为甲醇，部分国际标准使用其他溶剂，如 ISO16373-2:2014 纺织品 染料 第2部分:包括致敏和致癌染料在内的可提取染料的测定用一般方法（使用吡啶-水法）标准使用吡啶；国家标准方法是针对其中几个物质，使用二甲苯、氯苯或者乙醇等。本文选用甲醇作为萃取试剂，主要是因为其具有普适性，对大部分样品及标品的溶解性较好。2.2方法学验证2.2.1标准曲线绘制配制5个浓度的标准线性点，以峰面积和浓度分别为Y、X轴，作线性方程，结果见表2。从表2中可以看出，浓度与峰面积呈良好的线性关系，其相关系数R2可以达到0.995以上。表2染料的线性关系及相关系数序号123456789101112131415161718192021222324252627化合物名称分散蓝1分散蓝102分散蓝106分散蓝124分散蓝26分散蓝35分散蓝3分散蓝7分散棕1分散橙1分散橙11分散橙149分散橙3分散橙37分散红1分散红11分散红17分散黄49碱性紫1碱性紫3分散黄23分散紫1分散紫93直接红28直接黑38直接棕95分散黄64线性方程Y=45 700 000X+292 000Y=155 000 000X+5 830 000Y=106 000 000X+4 010 000Y=92 500 000X+30 600Y=4 460 000X+17 000Y=45 100 000X+460 000Y=16 100 000X+132 000Y=29 600 000X+147 000Y=3 820 000X+9 800Y=34 500 000X+59 200Y=9 250 000X-11 900Y=200 000 000X+1 840 000Y=8 190 000X+433 000Y=52 600 000X+350 000Y=111 000 000X+4 730 000Y=107 000 000X+869 000Y=89 200 000X+3 610 000Y=147 000 000X+743 000Y=48 900 000X+250 000Y=966 000 000X+43 200 000Y=323 000 000X-1 970 000Y=22 100 000X+35 000Y=374 000 000X+10 200 000Y=138 000X-6 150Y=424 000X-2 930Y=82 400 000X+389 000Y=29 200 000X-16 600R20.999 770.999 440.999 420.999 910.999 930.999 650.999 980.999 980.999 890.999 910.999 850.999 640.999 670.999 710.999 480.998 590.999 050.999 960.999 960.999 970.999 680.999 860.999 950.999 810.999 970.999 020.999 832.2.2准确度和精密度测定称取0.5 g样品，分别添加一定浓度的标品，以3个浓度点分别制成6个平行样品，按照样品处理方式萃取样品；分3天进行回收添加试验，测定其回收率及相对标准偏差。染料精密度RSD及准确度回收率的具体结果见表3。由表3可见：染料的回收率在94%108%，说明准确度较好；RSD在1.7%8.9%之间，表明精密度也较高。2.2.3 方法检出限检出限取3倍信噪比分析，测得27种染料检出限范围在0.5 mg/kg左右，可以满足国标对部分染料的测试要求，结果见表4。24高效液相色谱串联质谱测定染料的方法纺织检测与标准（2022 No.6）表3染料精密度、准确度及回收率序号12345678910111213141516化合物名称分散蓝1分散蓝102分散蓝106分散蓝124分散蓝26分散蓝35分散蓝3分散蓝7分散棕1分散橙1分散橙11分散橙149分散橙3分散橙37分散红1分散红11日期2022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/12（标准物质）/（mgL-1）0.020.100.400.020.100.400.020.100.400.020.100.400.020.100.400.020.100.400.020.100.400.020.100.400.020.100.400.020.100.400.020.100.400.020.100.400.020.100.400.020.100.400.020.100.400.020.100.40测试结果/（mgL-1）试验10.0200.1080.4250.0190.1040.3760.0180.1070.4000.0200.0980.4010.0180.1090.4090.0190.1020.3790.0180.0980.3860.0210.0990.4290.0220.0920.3820.0190.0970.4080.0200.1030.3900.0200.0930.3700.0180.1090.4150.0180.0980.4130.0180.0930.3970.0230.1080.394试验 20.0200.1050.3990.0200.1040.3700.0190.1070.3930.0220.1020.4060.0200.1000.4100.0190.0960.3730.0180.0970.3950.0220.1000.4130.0210.1060.4050.0190.0940.3850.0180.1030.3820.0190.0970.3770.0180.1050.3920.0190.1020.4240.0200.0930.4100.0220.0960.393试验 30.0190.1010.4130.020.0960.3940.0200.1020.4050.0200.0100.3910.0180.1020.4040.0190.1010.3910.0190.0980.3950.0200.0980.4120.0210.0970.3960.0210.0930.4000.0180.1060.4000.0200.0900.3830.0190.0980.4050.0190.1070.4110.0200.0940.3940.0220.0100.407试验 40.0210.1110.3850.0210.0950.3640.0200.1060.4100.0190.1050.3850.0190.0910.4110.0190.1020.3990.0200.0920.3960.0190.0990.3640.0190.1030.3980.0190.0100.3970.0200.1070.3740.0200.1050.3960.0190.1070.4040.0190.1020.3740.0200.1040.3710.0210.1070.388试验 50.0210.1060.3720.0200.0980.4030.0190.0960.3920.0190.1040.3660.0180.1010.4070.0200.1020.4210.0190.0950.3890.0210.0100.3930.0200.1000.3950.0190.0910.3660.0200.1030.3910.0190.1040.3680.0200.1080.4070.0180.1100.3880.0200.1020.3840.0210.1040.390试验 60.0190.1070.3850.0200.0940.3980.0200.1070.3820.0200.1080.3960.0190.0970.3930.0190.1070.4040.0190.1020.4100.0200.1090.4180.0190.0950.3930.0190.1030.3780.0200.1060.3670.0200.1000.3990.0200.1060.3880.0210.1050.3960.0190.1010.4030.0200.0910.380试验 70.0200.1070.3920.0190.1000.4150.0200.1110.3710.0200.1010.4000.0200.1060.3740.0200.1040.4180.0200.0990.4090.0210.0960.4100.0180.1040.4100.0190.0910.4020.0200.1040.3740.0190.1050.3870.0200.1060.4160.0190.1100.3950.0190.0900.3840.0190.1050.395回收率/%100106999999979610598991039894101100971029995979910210010110099999696989710596979996961061019510510097979810510298相对标准偏差/%4.32.94.63.04.24.94.44.63.45.63.33.43.65.83.33.53.44.64.93.22.34.94.35.26.95.32.33.34.93.85.81.63.14.06.13.14.73.52.64.54.44.23.65.73.46.56.22.1准确度/%9910697999610598103941019710295991001029910096989610596989610695105979898105精密度/%2.94.63.04.93.44.63.35.63.35.83.44.62.34.94.35.22.36.93.34.91.65.83.16.12.64.74.24.53.45.72.16.525纺织检测与标准（2022 No.6）续表3染料精密度、准确度及回收率表4染料检出限序号12345678910111213化合物名称分散蓝1分散蓝102分散蓝106分散蓝124分散蓝26分散蓝35分散蓝3分散蓝7分散棕1分散橙1分散橙11分散橙149分散橙3检出限/(mgkg-1）0.3870.2980.3860.5000.3090.3070.4200.4480.4260.3160.5100.3500.403序号14151617181920212223242526化合物名称分散橙37分散红1分散红11分散红17分散黄49碱性紫1碱性紫3分散黄23分散紫1分散紫93直接红28直接黑38直接棕95检出限/(mgkg-1）0.3830.3130.4170.3120.4790.3360.3150.3040.4870.3980.3860.4000.419序号1718192021222324252627化合物名称分散红17分散黄49碱性紫1碱性紫3分散黄23分散紫1分散紫93直接红28直接黑38直接棕95分散黄64日期2022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/122022/6/102022/6/112022/6/12（标准物质）/（mgL-1）0.020.100.400.020.100.400.020.100.400.020.100.400.020.100.400.020.100.400.020.100.400.020.100.400.020.100.400.020.100.400.020.100.40测试结果/（mgL-1）试验10.0200.1060.3610.0210.1080.3870.0180.0970.3950.0200.1050.3850.0200.0910.3930.0190.0990.3990.0210.1020.4020.0210.1030.3630.0200.0810.3810.0200.0940.3940.0210.0870.387试验 20.0210.1050.3700.0190.0970.3920.0190.0960.4070.0200.0960.3980.0200.0920.3900.0210.1090.4090.0190.1050.4250.0190.0870.3870.0200.1060.4160.0210.0990.3790.0210.1060.426试验 30.0200.1090.3990.0190.1000.4010.0190.1020.3930.0200.1030.3940.0190.0950.4140.0200.0970.3970.0200.0990.3990.0210.1080.4080.0210.1040.4040.0200.0950.3950.0210.1010.401试验 40.0190.1090.3900.0210.1060.3920.0200.1070.4050.0190.1040.3880.0180.0980.3930.0200.0990.3780.0210.1010.4010.0210.1010.3810.0200.1020.3820.0210.1010.4100.0190.1050.405试验 50.0200.1020.3910.0210.1050.3880.0180.1000.4060.0200.0960.3930.0190.1040.3970.0210.0970.3970.0200.0920.3920.0200.1090.3900.0200.0940.3940.0190.1010.4110.0180.0980.408试验 60.0200.1040.4050.0200.0930.4040.0200.1050.3910.0200.1020.3990.0180.0920.3950.0200.1020.4120.0210.0990.3900.0200.0930.3930.0210.0840.3840.0180.0910.3910.0200.0970.387试验 70.0190.1060.4220.0200.1010.3910.0200.0930.3970.0190.1040.4040.0190.1060.4020.0200.0980.3800.0180.0980.3980.0190.0930.3930.0200.0920.3920.2060.1070.3720.0200.0980.398回收率/%9810698100101989610010099101999597999999102981001001009710310098104979810299100101相对标准偏差/%2.72.45.35.35.41.63.95.01.73.53.81.73.46.32.03.93.33.83.92.96.53.93.53.33.93.34.23.83.75.43.63.43.1准确度/%981069810196100991019599991029810097103981049710299101精密度/%2.45.31.65.41.75.01.73.82.06.33.33.92.96.53.33.93.34.23.75.43.13.6（下转第47页）26国内纺织品、皮革及毛皮耐摩擦色牢度测试标准的研究纺织检测与标准（2022 No.6）25372001则需评定毛毡的沾色、试样的变色以及记录试样表面任何可见的变化，这一点需特别注意。此外，QB/T 27902006标准中给出了沾色不匀及边圈和中间深浅不一致时的处理情况，从而避免了分歧，而其他标准未给出具体处理方法，根据行业内的认知，纺织品出现边圈和中间沾色深浅不一致时，评级时以圆心部分的级数为主，参考边缘沾色较深部分时，可适当降低评级，但不超过0.5级。6结论从以上分析可以看出，纺织品、皮革及毛皮在耐摩擦色牢度测试时，在测试仪器、适用范围及样品制备等方面各不相同，但GB/T39202008、GB/T298652013、GB/T393662020和QB/T13271991、QB/T 27902006这4个标准在试验原理、评定方法上基本一致，只需评定摩擦材料的沾色程度，且含水率、摩擦次数、摩擦头质量这些重要试验参数固定，且操作简便。而QB/T 25372001在试验原理和结果评定方面均不一样，需评定摩擦材料的沾色和试样的变色，以及记录试样表面任何可见的变化，这是此标准明显区别于其余4个标准的地方。此外，QB/T 25372001操作较为复杂，需要根据具体的产品标准要求来调整试验参数以满足试验要求，测试时需特别注意。尤其注意的是，新发布实施的皮革标准GB/T 393662020的测试已经趋同纺织品的摩擦测试，这说明皮革摩擦测试在逐渐向纺织品摩擦测试靠近。因此大胆猜测，随着行业的发展，毛皮的摩擦测试也可能逐渐趋向于纺织品的摩擦测试（长方形摩擦头）。通过本文的研究总结，希望可以对相关检测机构或企业内部质量控制给予一定的指导作用。参考文献:1张顺连，严霜，王鹏.皮革、纺织品耐光色牢度测试的差异分析J.西部皮革，2018（11）：43-47.（上接第26页）3结论本文介绍的HPLC-MS-MS测定纺织品染料的方法，检出限低，测试时间短，可以同时测试多种物质，且操作简单，精密度和准确度都较高，可以满足目前国内外标准对染料限值的要求。参考文献：1徐维正.中国已成为全球最大的合成染料生产国J.精细与专用化学品,2003,11（18）:26.2罗岳雷.Ortho-、Peri-位修饰的二萘嵌苯功能染料分子D.南昌：南昌航空大学，2019.3马亚飞,钱崇濂.致癌染料的致癌机理与检测方法J.丝绸,1996（2）:16-18.4陆土柳,周智明,肖树雄.高效液相色谱法测定化妆品中的3种植物染料J.香料香精化妆品,2022（1）:15-19.5陈梦.高效液相色谱-质谱法和气相色谱-质谱法测定染发剂中多种禁限用染料D.杭州：浙江工业大学.6KANG M Q,LI A J,JUN M U,et al.Simultaneous determination of 1-naphthol and 2-naphthol in hair dye by HPLC-MS/MSJ.Physical Testing and Chemical Analysis（Part B:ChemicalAnalysis）,2014.7成杰,吴安理,杨如娥,等.液相色谱-串联质谱法检测食品中合成染料的研究进展J.食品安全质量检测学报,2021,12（20）:7986-7994.8张静洁,李运运.全氟化合物的液相色谱-串联质谱检测方法研究J.纺织检测与标准,2020，6（5）:21-25.47